2024年06月21日发布 | 704阅读

【中国声音】Cell Metab|江涌教授团队揭示了拮抗脑缺血后神经损伤的相关调控机制

江涌

西南医科大学附属医院

李涛

四川大学华西医院

曹洋

中国科学技术大学

周牮

西南医科大学附属医院

张丽芳

西南医科大学附属医院

彭建华

西南医科大学附属医院

张先辉

西南医科大学附属医院

张帆

西南医科大学附属医院



近日,西南医科大学附属医院神经外科江涌教授联合四川大学华西医院李涛教授和中国科学技术大学曹洋教授在“内分泌学与代谢”领域的国际顶级期刊《细胞代谢》(Cell Metabolism,IF: 27.7,五年平均IF: 31.2)上发表了题为“Astrocytic LRP1 enables mitochondria transfer to neurons and mitigates brain ischemic stroke by suppressing ARF1 lactylation ”的最新研究成果。

文章系统解析了低密度脂蛋白相关受体蛋白1(LRP1)对星形胶质细胞线粒体转运的重要调控作用,首次揭示了LRP1通过调节细胞代谢影响ARF1乳酸化修饰,进而调控星形胶质细胞-神经元细胞间线粒体转移的作用机制。值得一提的是,这一过程可以拮抗脑缺血后神经损伤。



在中枢神经系统中,星形胶质细胞-神经元细胞间的线粒体传递对于维持神经元细胞的有氧呼吸和能量供给具有重要的意义,靶向线粒体转移的干预手段应用于疾病的预防与治疗也展现出了较好的应用潜力。


为了探究LRP1对星形胶质细胞线粒体转运的重要调控作用,江涌教授团队借助慢病毒转染构建了LRP1敲减的星形胶质细胞原代细胞和细胞系,通过离心收集细胞培养基中的线粒体,证实LRP1缺失后培养基中的线粒体数量明显减少,但其功能并未受到显著影响。进一步的氧-糖剥夺(OGD)实验证实,LRP1介导的线粒体外排在星形胶质细胞保护神经元免受损伤过程中发挥重要作用。团队进一步发现LRP1的缺失并不影响既往已报道的机制通路,说明LRP1调控星形胶质细胞线粒体外排的过程可能存在新的机制。


既往文献报道LRP1参与调控中枢神经系统的代谢稳态,为了明确LRP1对星形胶质细胞代谢的影响,研究成员通过代谢组学联合13C同位素标记方式证实,LRP1参与调控星形胶质细胞的葡萄糖摄取进而影响乳酸的生成。并进一步证实LRP1调控的乳酸代谢影响星形胶质细胞的线粒体外排过程。团队通过免疫共沉淀和乳酸化修饰点抗体证实ARF1 Kla73在LRP1缺失后发生了显著改变,并进一步通过点突变的干预方式明确ARF1 K73的乳酸化修饰参与调控了星形胶质细胞线粒体外排。


接下来,江涌教授团队通过眶后静脉窦注射靶向星形胶质细胞的AAV,干预LRP1的表达并过表达ARF1乳酸化修饰突变体,发现敲减LRP1或促进ARF1乳酸化修饰可引起脑脊液中星形胶质细胞来源的线粒体数量下降。进一步的免疫荧光和活体双光子扫描也证实了神经元中星形胶质细胞来源的线粒体明显减少。随后,团队通过建立脑缺血动物模型,借助7.0T 磁共振、行为学评估和共聚焦显微镜证实了LRP1-ARF1 Kla73轴在调控星形胶质细胞线粒体转运中的重要作用。最后,团队通过脑卒中患者临床样本进一步验证了其研究发现。



总之,该研究揭示了LRP1通过减少星形胶质细胞的乳酸生成,降低ARF1的乳酸化修饰水平,从而调控健康线粒体由星形胶质细胞向神经元的传递,这一过程可以拮抗脑缺血后神经损伤。


西南医科大学附属医院神经外科周牮博士、张丽芳助理研究员、彭建华副教授、张先辉实习研究员及硕士研究生张帆为该论文的共同第一作者。西南医科大学附属医院江涌教授、四川大学华西医院李涛教授、中国科学技术大学曹洋教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、四川省自然基金重点项目、四川省国际合作项目等基金支持。


作者简介

论文通讯作者

江涌

神经外科二级教授,博士/硕士研究生导师

西南医科大学党委常委、副校长

西南医科大学附属医院院长

西南医科大学脑科学研究所所长

神经系统疾病与脑功能泸州市重点实验室主任


国务院特殊津贴专家

教育部新世纪优秀人才支持计划

四川省学术与技术带头人

天府青城计划-天府名医

中国医师协会神经外科分会全国委员

中华医学会创伤学分会青年副主任委员

四川省医学会神经外科专委会副主任委员

四川省医师协会神经外科分会副会长


先后主持5项国家自然科学基金、国家科技部项目、中央引导地方科技项目、四川省杰出青年基金等科研课题。以第一或通讯作者于Cell Metabolism、Brain等杂志发表论文100余篇。获四川省科技进步奖一等奖、四川省科技进步奖二等奖、教育部科技进步奖二等奖、华夏医学科技奖二等奖等省部级科研奖励6项。

论文共同通讯作者

李涛

国家级青年人才

四川省学术技术带头人

四川大学华西医院科技部副部长

线粒体代谢与围术期医学研究室主任

国家老年疾病临床医学研究中心“线粒体代谢与衰老研究室”主任

麻醉手术中心研究员


中华医学会麻醉学会分会青年委员

四川省细胞生物学会细胞代谢专委会主任委员

四川省中西医结合协会痛症分委会副主任委员

医学电生理四川省重点实验室学术委员会委员

美国心脏协会会员

中国生物物理学会会员


在Cell Metabolism, Circulation Research,Cell Reports, Signal Transduction Target Therapy等杂志发表SCI论著60余篇。获得授权中国发明专利12项;以第一完成人,获2022年教育部科技进步二等奖,2023年华夏医学科技进步二等奖。


论文共同通讯作者

曹洋

中国科学技术大学教授,博士研究生导师


国家海外高层次人才

中国科学技术大学心血管代谢实验室负责人


先后在美国华盛顿大学、耶鲁大学和加州大学洛杉矶分校任博士后和助理研究员。主要工作发表于Science,Circulation,Circulation Research(2017,2024)等期刊。

论文第一作者

周牮

西南医科大学附属医院神经外科住院医师,博士


致力于脑血管病及脑损伤的临床工作及研究,先后主持省部级、市厅级等课题3项。

论文共同第一作者

张丽芳

博士,助理研究员

西南医科大学附属医院神经外科PI实验室副主任


致力于脑卒中后神经功能保护的基础研究,主持四川省科技厅、四川省人社厅留学回国人员择优资助项目等6项。

论文共同第一作者

彭建华

副教授,博士/硕士研究生导师

西南医科大学附属医院神经外科副主任

西南医科大学脑科学研究所PI


德国Erlangen-Nürnberg大学医学博士(M.D.)

美国Loma Linda大学神经科学中心访问学者

中国科协第五届“青年人才托举工程”入选者

中国神经科学学会神经外科学基础与临床分会全国委员

四川省学术与技术带头人后备人选

四川省医学会神经外科专委会青年副主委

四川省国际医学交流促进会神经外科分会副会长


致力于脑血管病及脑损伤的临床工作及研究,先后主持2项国家自然科学基金、4项省部级课题,其它课题10余项。以第一或通讯作者(含共同)于Cell Metabolism、Brain、Redox Biology等杂志发表SCI论文30余篇。获省部级及市厅级科研奖励各1项。

论文共同第一作者

张先辉

西南医科大学附属医院神经外科PI实验室,实习研究员

论文共同第一作者,张帆

西南医科大学附属医院神经外科,硕士研究生

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